«Буферный» шлюз

Если бы мы соединяли два затвора инвертора вместе так, чтобы выход одного подавался на вход другого, две функции инверсии «нейтрализовали» друг друга, так что не было бы инверсии от входа к конечному выходу:

Хотя это может показаться бессмысленным, у него есть практическое применение. Помните, что схемы затвора - это усилители сигнала. , независимо от того, какую логическую функцию они могут выполнять.

Источник слабого сигнала (тот, который не способен отдавать или потреблять очень большой ток в нагрузке) может быть усилен с помощью двух инверторов, таких как пара, показанная на предыдущем рисунке. Логический уровень не изменился, но все возможности последнего инвертора по подаче или понижению тока доступны для управления сопротивлением нагрузки, если это необходимо.

Для этого используется специальный логический вентиль, называемый буфером . изготовлен для выполнения той же функции, что и два инвертора. Его символ - просто треугольник без переворачивающегося «пузыря» на выходном терминале:

Буферная схема с открытым коллектором на выходе

Внутренняя принципиальная схема типичного буфера с открытым коллектором не сильно отличается от схемы простого инвертора:добавлен только еще один транзисторный каскад с общим эмиттером для обратного инвертирования выходного сигнала.

«Высокий» входной анализ

Давайте проанализируем эту схему для двух условий:входной логический уровень «1» и входной логический уровень «0». Во-первых, «высокий» (1) вход:

Как и раньше в схеме инвертора, «высокий» вход не вызывает проводимости через левый управляющий диод Q1 (PN-переход эмиттер-база). Весь ток R1 проходит через базу транзистора Q2, насыщая его:

Насыщение Q2 приводит к насыщению и Q3, что приводит к очень небольшому падению напряжения между базой и эмиттером конечного выходного транзистора Q4. Таким образом, Q4 будет в режиме отсечки, не проводя тока.

Выходной терминал будет плавающим (не соединенным ни с землей, ни с Vcc), и это будет эквивалентно «высокому» состоянию на входе следующего TTL-элемента, на который он подается. Таким образом, «высокий» вход дает «высокий» выход.

«Низкий» анализ входных данных

При «низком» входном сигнале (входная клемма заземлена) анализ выглядит примерно так:

Теперь весь ток R1 отводится через входной переключатель, что устраняет базовый ток через Q2. Это заставляет транзистор Q2 отключаться, так что ток базы также не проходит через Q3.

Также с отсечкой Q3, Q4 будет насыщаться током через резистор R4, таким образом соединяя выходную клемму с землей, делая его «низким» логическим уровнем. Таким образом, «низкий» вход дает «низкий» выход.

Принципиальная схема с выходными транзисторами с тотемным полюсом

Принципиальная схема буферной схемы с выходными транзисторами с тотемным полюсом немного сложнее, но основные принципы и, конечно, таблица истинности те же, что и для схемы с открытым коллектором:

ОБЗОР:

• Два инвертора, или НЕ, логических элемента, соединенных «последовательно», чтобы инвертировать, а затем повторно инвертировать двоичный бит, выполняют функцию буфера. Буферные вентили служат просто для усиления сигнала:взятие «слабого» источника сигнала, который не может обеспечивать или потреблять большой ток, и увеличение текущей емкости сигнала, чтобы иметь возможность управлять нагрузкой.
• Буферные схемы обозначены символом треугольника без «пузыря» инвертора.
• Буферы, как и инверторы, могут быть выполнены с выходом с открытым коллектором или выходом на тотемный полюс.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист логических шлюзов TTL